Termistory i termoelementy są bardzo przydatne w wielu zastosowaniach, jednak gdy potrzebne są pomiary temperatury o bardzo wysokiej dokładności, wówczas najwyższą ocenę uzyskują platynowe rezystancyjne czujniki temperatury (RTD). Czujniki te mogą zapewniać dokładność pomiarową większą niż 0,03ºC (przy 0ºC) i mogą pracować w zakresie temperatur od –200ºC do 800ºC
JON TITUS, w przeszłości projektant i główny wydawca magazynów EDN i Test & Measurement Word, pamięta czasy, w których „szybkie” sygnały operowały w zakresie 10 MHz, a oprogramowanie przychodziło na taśmie papierowej
Rezystancja platynowych czujników RTD zmienia się wraz ze zmianą temperatury w sposób prawie liniowy i producenci podają współczynnik temperaturowy ∞, który przedstawia średnią zmianę rezystancji na jeden om-ºC w zakresie od 0 do 100ºC. Organizacje międzynarodowe ustanowiły znormalizowane wartości ∞ dla platynowych termoelementów: standard IEC-751 określił wartość współczynnika ∞ = 0,003850 oma/omºC (0,3850%/ºC), natomiast standardy amerykańskie podają ∞ = 0,003911 (0,3911%/ºC) dla 100-omowego czujnika platynowego RTD. Międzynarodowa Skala Temperatur ustanowiona w 1990 (ITS-90) określa ∞ = 0,003926 (0,3962%/ºC).
W przybliżeniu liniowa zależność pomiędzy temperaturą a rezystancją umożliwia aproksymację temperatury z zależności zamieszczonej niżej. W większości przypadków temperatura odniesienia T0 jest równa 0ºC.
RT = R0 + ∞R0(Tx – T0) = R0(1 + ∞ (Tx – T0))
Tak więc platynowy czujnik RTD o rezystancji 100 omów (R0) przy 0ºC (T0) będzie miał wartość rezystancji około 119,3 oma (RT) przy 50ºC (Tx) (dla współczynnika ∞ z IEC -751).
Dla osiągnięciu lepszych wartości temperaturowych trzeba zastosować równania Callendar-Dusena, które dla pomiarów powyżej 0°C używają dwóch współczynników i trzech współczynników dla 0ºC lub poniżej. Arkusze danych technicznych oraz opracowania aplikacyjne producentów czujników RTD podają dane równań oraz współczynniki, które odpowiadają normom IEC-751, normom amerykańskim oraz normie ITS 90. Mając podaną zmianę rezystancji, można użyć rozwiązania tych równań dla danej wartości temperatury. Można również utworzyć tabelę przeglądową wartości temperatury dla różnych wartości rezystancji (patrz Uwagi poniżej).
Tak jak termistor, czujnik RTD wymaga pobudzenia elektrycznego, by miernik mógł zmierzyć jego rezystancję. Pomiary z zastosowaniem prostych dwuprzewodowych czujników RTD nie dają dokładnych wyników, a to z powodu występowania rezystancji przewodów doprowadzających do czujnika RTD. Układ trzyprzewodowy, który pozwala na dołączenie czujnika RTD, jest normalnym obwodem mostkowym generującym napięcie elektryczne. Równanie dla napięcia wyjściowego zawiera składowe uwzględniające rezystancję połączeń oraz składową ∆R dla zmiany w rezystancji czujnika RTD z R0, lub 0ºC, do (Tx). Wartość ∆R można użyć do obliczenia lub odwzorowania temperatury czujnika RTD.
W układzie czteroprzewodowym prąd wzbudzenia jest dostarczany do czujnika RTD za pośrednictwem przewodów oddzielonych od tych, które zostały użyte do pomiarów. Potencjał elektryczny można mierzyć woltomierzem o wysokiej rezystancji bez pobierania zbyt dużego prądu, tak że przewody połączeniowe będą wprowadzały pomijalny błąd przy pomiarze rezystancji czujnika RTD. Wiele systemów akwizycji danych akceptuje trzy- lub czteroprzewodowe układy połączeniowe czujników RTD.
Uwagi:
Kilka dokumentów odnosi się do wielomianu 20. rzędu, który pozwala bardziej dokładnie mierzyć rezystancję platynowych czujników RTD w odniesieniu do danych temperaturowych, jednak w Internecie nie udało mi się znaleźć bliższych danych na ten temat.
OBWÓD trzyprzewodowy umożliwia pracę czujników RTD w układzie mostkowym. W układzie czteroprzewodowym, dla wytworzenia potencjału na czujniku RTD, używa się niewielkiego prądu. Każdy z obwodów eliminuje lub oblicza wielkość rezystancji przewodów doprowadzających
